JP5359313B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、モータに取り付けられたエンコーダの出力信号に基づいてモータの回転速度を制御するモータ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that controls the rotational speed of a motor based on an output signal of an encoder attached to the motor.
従来、図11に示す如く、モータ(3)の出力軸(31)に直接にエンコーダ(4)を取り付けることによって、モータ(3)の回転速度を検出することが行なわれている。
又、図12に示す如く、モータ(3)の出力軸(31)にアダプタ軸(32)を連結して、アダプタ軸(32)にエンコーダ(4)を取り付けることが行なわれている。
Conventionally, as shown in FIG. 11, the rotation speed of the motor (3) is detected by directly attaching the encoder (4) to the output shaft (31) of the motor (3).
As shown in FIG. 12, the adapter shaft (32) is connected to the output shaft (31) of the motor (3), and the encoder (4) is attached to the adapter shaft (32).
何れの取り付け構造においても、組立誤差によって、図13に示す如くモータ(3)の出力軸(31)の軸芯C1とエンコーダ(4)の軸受けの軸芯C2との間にずれ(偏芯)が生じることがある。
この様な場合、図14(a)の如くモータの回転速度が一定であったとしても、エンコーダの出力信号から演算によって得られる回転速度には、図14(b)の如くモータ1回転当りに1回の割合で正弦波状のリップルが生じることになる。
In any of the mounting structures, due to assembly errors, as shown in FIG. 13, there is a deviation (eccentricity) between the shaft core C1 of the output shaft (31) of the motor (3) and the shaft core C2 of the bearing of the encoder (4). May occur.
In such a case, even if the rotation speed of the motor is constant as shown in FIG. 14 (a), the rotation speed obtained by calculation from the output signal of the encoder is as shown in FIG. 14 (b) per rotation of the motor. A sinusoidal ripple is generated at a rate of once.
この様な状態でモータの速度制御を行なうと、速度制御システムは上記の速度リップルを打ち消す様にフィードバック制御を実行するため、図15(b)の如くエンコーダの出力信号から演算によって得られる回転速度は一定値となるが、この様な制御によって、モータの回転速度には図15(a)の如く正弦波状のリップルが生じることになる。
この結果、例えばモータを駆動源とするエレベータにおいては、モータの速度リップルがロープを介して乗りかごに伝わり、乗り心地を悪化させる問題が生じる。
When the speed control of the motor is performed in such a state, the speed control system executes the feedback control so as to cancel the speed ripple. Therefore, the rotational speed obtained by calculation from the output signal of the encoder as shown in FIG. Is a constant value, but by such control, a sinusoidal ripple is generated in the rotational speed of the motor as shown in FIG.
As a result, for example, in an elevator using a motor as a drive source, the speed ripple of the motor is transmitted to the passenger car via the rope, causing a problem of worsening the riding comfort.
そこで、モータとエンコーダの間の偏芯量を光学的に計測して、モータの速度制御に補正を加えることによって、速度リップルを解消することが提案されている(特許文献1)。
又、モータの出力トルクに発生するリップルを逆位相のトルク指令によって抑制する技術が提案されている(特許文献2、3)。
Accordingly, it has been proposed to eliminate the speed ripple by optically measuring the eccentricity between the motor and the encoder and correcting the speed control of the motor (Patent Document 1).
In addition, there has been proposed a technique for suppressing a ripple generated in the output torque of a motor by an antiphase torque command (
しかしながら、モータとエンコーダの間の偏芯量を光学的に計測する技術においては、計測のための構造が複雑となる問題がある。
又、モータの出力トルクに発生するリップルを逆位相のトルク指令によって抑制する技術は、あくまでもトルクリップルを抑制するものであるため、負荷トルクが変化すると、トルク指令の補正量も変化させる必要があり、制御が複雑となる問題がある。
However, in the technique of optically measuring the amount of eccentricity between the motor and the encoder, there is a problem that the structure for measurement is complicated.
In addition, the technology that suppresses the ripple generated in the output torque of the motor by the torque command with the opposite phase is only to suppress the torque ripple. Therefore, when the load torque changes, it is also necessary to change the correction amount of the torque command. There is a problem that the control becomes complicated.
本発明の目的は、モータとエンコーダの間の偏芯量を直接に計測することなく、偏芯に起因する速度リップルを防止することが出来るモータ制御装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the motor control apparatus which can prevent the speed ripple resulting from eccentricity, without measuring the eccentricity amount between a motor and an encoder directly.
本発明に係るモータ制御装置は、モータに取り付けられたエンコーダの出力信号に基づいて、モータ回転速度を検知し、検知されたモータ回転速度と速度指令との偏差に応じたトルク指令を生成するものであって、
補償量決定モードにて、モータを一定速度で回転させるための速度指令を生成し、それによってトルク指令に現われる波形を検知する波形検知手段と、
前記波形検知手段によって検知される波形から、モータとエンコーダの軸芯のずれに起因してエンコーダの出力信号に含まれる外乱成分を導出し、導出された外乱成分を相殺するための補償量を決定する補償量決定手段と、
通常動作モードにて、前記補償量決定手段によって決定された補償量によってエンコーダの出力信号に補償を施す補償手段
とを具えている。
A motor control device according to the present invention detects a motor rotation speed based on an output signal of an encoder attached to a motor, and generates a torque command according to a deviation between the detected motor rotation speed and the speed command. Because
Waveform detection means for generating a speed command for rotating the motor at a constant speed in the compensation amount determination mode, thereby detecting a waveform appearing in the torque command;
From the waveform detected by the waveform detection means, a disturbance component included in the encoder output signal due to the misalignment between the motor and encoder shaft is derived, and a compensation amount for canceling the derived disturbance component is determined. Compensation amount determining means to perform,
Compensating means for compensating the output signal of the encoder by the compensation amount determined by the compensation amount determining means in the normal operation mode.
上記本発明のモータ制御装置によれば、先ず、補償量決定モードにて、モータを一定速度で回転させるための速度指令が生成され、これによって速度指令に応じたトルク指令が生成される。ここで、モータの軸芯とエンコーダの軸芯の間にずれが存在すると、エンコーダの出力信号には、軸芯のずれの大きさと方向に応じた正弦波状の外乱が生じることになる。そして、速度指令に応じた速度制御によって、トルク指令は、エンコーダの出力信号を一定値とするべく、正弦波状に変動する。 According to the motor control device of the present invention, first, in the compensation amount determination mode, a speed command for rotating the motor at a constant speed is generated, and thereby a torque command corresponding to the speed command is generated. Here, if there is a deviation between the axis of the motor and the axis of the encoder, a sinusoidal disturbance corresponding to the magnitude and direction of the deviation of the axis will occur in the output signal of the encoder. And by speed control according to the speed command, the torque command fluctuates in a sine wave shape so that the output signal of the encoder becomes a constant value.
上記のトルク指令によって、モータの回転速度は、トルク指令とは90度の位相のずれを伴って、正弦波状に変動することになる。このモータの回転速度の変動成分は、エンコーダの出力信号に含まれる外乱成分とは、逆位相の関係となる。従って、エンコーダの出力信号に対し、この外乱成分を相殺する補償を施すことによって、モータの軸芯とエンコーダの軸芯との間にずれがない場合にエンコーダから得られる速度検出信号を生成することが出来る。 With the above torque command, the rotational speed of the motor fluctuates in a sine wave shape with a 90 ° phase shift from the torque command. The fluctuation component of the rotational speed of the motor has an antiphase relationship with the disturbance component included in the output signal of the encoder. Therefore, by compensating the encoder output signal to cancel out this disturbance component, a speed detection signal obtained from the encoder can be generated when there is no deviation between the motor shaft core and the encoder shaft core. I can do it.
そこで、波形検知手段は、上記のトルク指令に現われる波形を検知し、補償量決定手段は、波形検知手段によって検知されるトルク指令の波形から、モータとエンコーダの軸芯のずれに起因してエンコーダの出力信号に含まれる外乱成分を導出し、導出された外乱成分を相殺するための補償量を決定する。 Therefore, the waveform detection means detects the waveform appearing in the torque command, and the compensation amount determination means determines whether the compensation amount determination means is based on the torque command waveform detected by the waveform detection means, due to the deviation of the axis between the motor and the encoder. The disturbance component included in the output signal is derived, and a compensation amount for canceling the derived disturbance component is determined.
そして、任意の速度指令にモータ回転速度を追従させる通常動作モードでは、前記補償量決定手段によって決定された補償量によってエンコーダの出力信号に補償が施され、速度帰還信号にはモータとエンコーダの芯ずれに応じた補正が加わることになる。
従って、モータの軸芯とエンコーダの軸芯との間にずれが存在したとしても、一定の速度指令に対してモータの回転速度が正弦波状に変動することはない。
In the normal operation mode in which the motor rotational speed follows the arbitrary speed command, the encoder output signal is compensated by the compensation amount determined by the compensation amount determining means, and the speed feedback signal includes the core of the motor and the encoder. Correction according to the deviation is added.
Therefore, even if a deviation exists between the motor shaft and the encoder shaft, the rotational speed of the motor does not fluctuate sinusoidally with respect to a constant speed command.
本発明の具体的態様において、エンコーダから得られるZ相パルスを原点とするモータの回転角度をx、位相をθ、振幅をKとして、前記波形検知手段によって検知される波形がKsin(x+θ)で表わされるとき、前記補償量決定手段は、振幅をAとして、エンコーダの出力信号から減算すべき補償量を−Acos(x+θ)に決定する、位相決定手段を具えている。
ここで、前記波形検知手段は、エンコーダから得られるZ相パルスを基準として、トルク指令に現われる波形の位相θを検出することが可能である。
In a specific aspect of the present invention, the rotation angle of the motor with the Z-phase pulse obtained from the encoder as the origin is x, the phase is θ, the amplitude is K, and the waveform detected by the waveform detection means is Ksin (x + θ). When represented, the compensation amount determination means comprises phase determination means for determining the compensation amount to be subtracted from the output signal of the encoder as -Acos (x + θ), where A is the amplitude.
Here, the waveform detection means can detect the phase θ of the waveform appearing in the torque command with reference to the Z-phase pulse obtained from the encoder.
更に具体的な態様において、前記補償量決定手段は、前記位相決定手段によって補償量の位相が決定された後、定格のモータ回転速度の下で補償量の振幅を変化させ、その過程でトルク指令の位相が補償量の位相に対して逆転する時点の補償量の振幅を、通常動作モードで用いる補償量の振幅として決定する、振幅決定手段を具えている。 In a more specific aspect, the compensation amount determining means changes the amplitude of the compensation amount under a rated motor rotation speed after the phase of the compensation amount is determined by the phase determining means, and in the process, a torque command Amplitude determination means is provided for determining the amplitude of the compensation amount at the time when the phase of the compensation amount is reversed with respect to the phase of the compensation amount as the amplitude of the compensation amount used in the normal operation mode.
更に他の具体的態様においいて、前記補償量決定手段は、一定のモータ回転速度の下で補償量の振幅を変化させるための操作手段と、補償量の振幅が変化する過程でトルク指令の位相が補償量の位相に対して逆転する時点の補償量の振幅を検知するための検知手段と、検知された振幅を通常動作モードで用いる補償量の振幅として設定するための振幅設定手段とを具えている。 In still another specific aspect, the compensation amount determining means includes an operation means for changing the amplitude of the compensation amount at a constant motor rotation speed, and a phase of the torque command in the process of changing the amplitude of the compensation amount. Detecting means for detecting the amplitude of the compensation amount at the time when the phase is reversed with respect to the phase of the compensation amount, and amplitude setting means for setting the detected amplitude as the amplitude of the compensation amount used in the normal operation mode. It is.
本発明に係るモータ制御装置によれば、モータとエンコーダの間の偏芯量を直接に計測することなく、速度帰還信号を補正することによって、偏芯に起因する速度リップルを防止することが出来る。 According to the motor control device of the present invention, it is possible to prevent the speed ripple caused by the eccentricity by correcting the speed feedback signal without directly measuring the eccentricity amount between the motor and the encoder. .
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
モータ制御装置は、一般的に図4に示す如きフィードバック制御系から構成されており、モータ(3)を駆動するインバータ(2)と、モータ(3)の回転速度を検出するためのロータリ式のエンコーダ(4)と、エンコーダ(4)の出力信号に基づいてインバータ(2)をフィードバック制御する制御回路(9)とを具えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
The motor control device is generally composed of a feedback control system as shown in FIG. 4, and includes an inverter (2) for driving the motor (3) and a rotary type for detecting the rotational speed of the motor (3). An encoder (4) and a control circuit (9) for feedback controlling the inverter (2) based on the output signal of the encoder (4) are provided.
エンコーダ(4)の出力信号は、制御回路(9)を構成する速度演算器(7)に供給されて速度帰還信号gが作成される。そして、速度帰還信号gと速度指令aとの偏差が生成されて、制御器(5)に供給される。これによってトルク指令bが生成され、該トルク指令bがインバータ(2)へ送出される。 The output signal of the encoder (4) is supplied to the speed calculator (7) that constitutes the control circuit (9) to create the speed feedback signal g. Then, a deviation between the speed feedback signal g and the speed command a is generated and supplied to the controller (5). As a result, a torque command b is generated, and the torque command b is sent to the inverter (2).
モータ(3)の軸芯とエンコーダ(4)の軸芯の間にずれがない場合において、例えば図5に示す如く速度指令aが一定であれば、定常状態では、トルク指令bは一定となり、モータ(3)は、一定の回転速度cで回転する。この結果、速度帰還信号gも一定となる。 If there is no deviation between the axis of the motor (3) and the axis of the encoder (4), for example, if the speed command a is constant as shown in FIG. 5, the torque command b is constant in the steady state. The motor (3) rotates at a constant rotational speed c. As a result, the speed feedback signal g is also constant.
しかしながら、モータ(3)の軸芯とエンコーダ(4)の軸芯の間にずれが存在する場合、エンコーダ(4)は、図6に示す様に、パルス発生部(8)の出力に対して芯ずれの振幅と位相に応じた外乱f(x)が加わった構成となる。
この場合、図7に示す如く速度指令aが一定であったとしても、エンコーダ(4)の出力信号を一定値に維持するようにフィードバック制御が働くため、トルク指令bは、モータ(3)と同一周期で変動する正弦波状の波形となる。
However, if there is a deviation between the shaft core of the motor (3) and the shaft core of the encoder (4), the encoder (4) is in response to the output of the pulse generator (8) as shown in FIG. The configuration is such that a disturbance f (x) corresponding to the amplitude and phase of the misalignment is added.
In this case, even if the speed command a is constant as shown in FIG. 7, the feedback control works so as to maintain the output signal of the encoder (4) at a constant value. A sinusoidal waveform that fluctuates in the same cycle.
ここで、モータ(3)の位相をθ、振幅をKとして、トルク指令bをKsin(x+θ)で表わす。モータ(3)の回転角度xは、エンコーダ(4)から得られるZ相パルスを基準としてエンコーダパルス(A相パルス及びB相パルス)の数をカウントすることによって得ることが出来る。 Here, the phase of the motor (3) is represented by θ, the amplitude is represented by K, and the torque command b is represented by Ksin (x + θ). The rotation angle x of the motor (3) can be obtained by counting the number of encoder pulses (A phase pulse and B phase pulse) with reference to the Z phase pulse obtained from the encoder (4).
上記のトルク指令bがインバータ(2)へ送出されることにより、モータ(3)の回転速度cは、図7の如くトルク指令bの変動とは90度の位相差を伴って、正弦波状に変動することになる。このモータ(3)の回転速度cの変動成分は、エンコーダ(4)の出力信号に含まれる外乱成分f(x)とは、逆位相の関係となる。
この結果、速度演算器(7)から得られる速度帰還信号gは一定の値となる。
When the torque command b is sent to the inverter (2), the rotational speed c of the motor (3) is sinusoidal with a phase difference of 90 degrees from the fluctuation of the torque command b as shown in FIG. Will fluctuate. The fluctuation component of the rotational speed c of the motor (3) has an opposite phase relationship with the disturbance component f (x) included in the output signal of the encoder (4).
As a result, the speed feedback signal g obtained from the speed calculator (7) has a constant value.
この様に従来の一般的なモータ制御装置においては、速度指令aが一定であるにも拘わらず、モータ(3)とエンコーダ(4)の芯ずれに起因して、モータ(3)の回転速度が正弦波状に変動する問題があった。 As described above, in the conventional general motor control device, the rotational speed of the motor (3) is caused by the misalignment between the motor (3) and the encoder (4) even though the speed command a is constant. There was a problem that fluctuated sinusoidally.
これに対し、本発明に係るモータ制御装置においては、図1に示す如く、インバータ(2)を制御する制御回路(1)が、速度演算器(7)の前段に補償要素(6)を配備している。
モータ(3)に取り付けられているエンコーダ(4)は、パルス発生部(8)の出力信号に対してモータ(3)とエンコーダ(4)の芯ずれに起因する外乱f(x)が加わった構成を有しており、このエンコーダ(4)の出力信号は、制御回路(9)を構成する補償要素(6)を経て補償が施された後、速度演算器(7)に供給されて速度帰還信号gが作成される。そして、速度帰還信号gと速度指令aとの偏差が生成されて、制御器(5)に供給される。これによってトルク指令bが生成され、該トルク指令bがインバータ(2)へ送出される。
On the other hand, in the motor control apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, the control circuit (1) for controlling the inverter (2) is provided with a compensation element (6) before the speed calculator (7). doing.
In the encoder (4) attached to the motor (3), a disturbance f (x) due to misalignment between the motor (3) and the encoder (4) is added to the output signal of the pulse generator (8). The output signal of the encoder (4) is compensated through the compensation element (6) constituting the control circuit (9), and then supplied to the speed calculator (7) for speed compensation. A feedback signal g is created. Then, a deviation between the speed feedback signal g and the speed command a is generated and supplied to the controller (5). As a result, a torque command b is generated, and the torque command b is sent to the inverter (2).
制御回路(1)の補償要素(6)は、上記の外乱f(x)に相当する補償量を反転してエンコーダ(4)の出力信号に加えるものである。
ここで、モータ(3)の回転速度は、モータ(3)とエンコーダ(4)の間に芯ずれが存在する場合に従来の一般的なモータ制御装置で一定の速度指令を与えたときに生成されるトルク指令Ksin(x+θ)に対して90度の位相差を有するので、外乱f(x)は、その振幅をAとして、−Acos(x+θ)で表わされる。
The compensation element (6) of the control circuit (1) inverts the compensation amount corresponding to the disturbance f (x) and adds it to the output signal of the encoder (4).
Here, the rotational speed of the motor (3) is generated when a constant speed command is given by a conventional general motor control device when there is a misalignment between the motor (3) and the encoder (4). Since the torque command Ksin (x + θ) has a phase difference of 90 degrees, the disturbance f (x) is represented by −Acos (x + θ), where the amplitude is A.
尚、トルク指令Ksin(x+θ)の位相θは、図3に示す様にエンコーダから得られるZ相パルスを基準として規定することが出来る。即ち、トルク指令が負の値から正の値に転換するゼロクロス点を検知し、その検知時点からZ相パルスが発生するまでのモータ回転角度をθとする。 The phase θ of the torque command Ksin (x + θ) can be defined with reference to the Z-phase pulse obtained from the encoder as shown in FIG. That is, a zero cross point at which the torque command changes from a negative value to a positive value is detected, and the motor rotation angle from the detection time until the Z-phase pulse is generated is defined as θ.
補償要素(6)は、外乱f(x)と同一振幅、同一位相の信号を反転して、エンコーダ(4)の出力信号に加えればよいので、エンコーダ(4)の出力信号から減算すべき補償量は、−Acos(x+θ)で表わされる。 The compensation element (6) has only to invert the signal having the same amplitude and phase as the disturbance f (x) and add it to the output signal of the encoder (4), so that the compensation to be subtracted from the output signal of the encoder (4) The quantity is expressed as -Acos (x + θ).
図8は、補償量を決定するための手続きを表わしている。先ず、ステップS1では、モータ回転速度を補償量決定用の低速度(速度制御応答よりも低い周波数)に設定し、速度指令を生成する。次にステップS2では、補償量の位相θを決定し、ステップS3では、補償量の振幅Aを同定する。その後、補償量の位相θを不揮発メモリに格納すると共に、補償量の振幅Aを不揮発メモリに格納し、調整完了フラグをオンに設定する。 FIG. 8 shows a procedure for determining the compensation amount. First, in step S1, the motor rotation speed is set to a low speed for determining the compensation amount (frequency lower than the speed control response), and a speed command is generated. Next, in step S2, the phase θ of the compensation amount is determined, and in step S3, the amplitude A of the compensation amount is identified. Thereafter, the phase θ of the compensation amount is stored in the nonvolatile memory, the amplitude A of the compensation amount is stored in the nonvolatile memory, and the adjustment completion flag is set to ON.
モータ回転速度を速度制御応答よりも低い周波数に設定した場合、エンコーダの出力信号から演算によって求めたモータ回転速度にはリップルは生じず、その代わりにトルク指令がリップルを持つことになるので、Z相パルスを基準とするトルク指令の位相を検知すれば、補償量の位相θを決定することが出来る。 When the motor rotation speed is set to a frequency lower than the speed control response, no ripple occurs in the motor rotation speed calculated from the encoder output signal, and instead the torque command has a ripple. If the phase of the torque command with reference to the phase pulse is detected, the phase θ of the compensation amount can be determined.
そこで、補償量の位相θを決定する手続きにおいては、先ず図9のステップS21にて、カウント値nを0に初期設定した後、ステップS22にて、ハイパスフィルターを用いてトルク指令から交流分を採取し、その結果を新たなトルク指令とする。更にステップS23では、トルク指令のフィルタリングを実施し、ノイズを除去する。 Therefore, in the procedure for determining the phase θ of the compensation amount, first, in step S21 in FIG. 9, the count value n is initially set to 0, and then in step S22, the AC component is calculated from the torque command using a high-pass filter. The result is taken as a new torque command. In step S23, torque command filtering is performed to remove noise.
続いて、ステップS24にて、トルク指令の傾きが正であり、且つトルク指令がゼロクロス点を通過したか否かを判断し、ノーの場合はステップS22に戻って同じ処理を繰り返す。その後、ステップS24にてイエスと判断されたとき、ステップS25に移行し、エンコーダのA相パルス及びB相パルスのカウントを開始する。
次に、ステップS26にて、エンコーダのZ相パルスを検出したか否かを判断し、ノーの場合はステップS25に戻ってA相パルス及びB相パルスのカウントを継続する。
Subsequently, in step S24, it is determined whether the torque command has a positive slope and the torque command has passed the zero cross point. If no, the process returns to step S22 and the same processing is repeated. Thereafter, when it is determined as YES in step S24, the process proceeds to step S25, and counting of the A-phase pulse and B-phase pulse of the encoder is started.
Next, in step S26, it is determined whether or not the encoder Z-phase pulse has been detected. If no, the process returns to step S25 to continue counting the A-phase pulse and the B-phase pulse.
その後、ステップS26にてZ相パルスが検出されると、ステップS27に移行して、A相パルス及びB相パルスのカウント値をエンコーダパルス数で除算して、その結果をサンプル値θnとする。
続いてステップS28にて、カウント値nをインクリメントした後、ステップS29では、カウント値nが所定のサンプル数(例えば5)に達したか否かを判断し、ノーの場合はステップS22に戻って同じ手続きを繰り返す。
Thereafter, when a Z-phase pulse is detected in step S26, the process proceeds to step S27, and the count values of the A-phase pulse and the B-phase pulse are divided by the number of encoder pulses, and the result is set as a sample value θn.
Subsequently, after incrementing the count value n in step S28, in step S29, it is determined whether or not the count value n has reached a predetermined number of samples (for example, 5). If no, the process returns to step S22. Repeat the same procedure.
その後、ステップS29にてイエスと判断されたときは、ステップS30に移行して、θnの平均値を算出し、その結果を補償量の位相θとして決定する。
尚、θnの平均値を算出するためのサンプル数は5に限らず、任意の値に設定することが出来る。
Thereafter, when it is determined as YES in step S29, the process proceeds to step S30, the average value of θn is calculated, and the result is determined as the phase θ of the compensation amount.
Note that the number of samples for calculating the average value of θn is not limited to five and can be set to an arbitrary value.
補償量の振幅Aを同定するためには、例えば次の様な探索手続きを採用することが出来る。
即ち、モータを定格回転速度で回転させた状態で、補償量の振幅を一定の刻み幅で増大させ、その過程でトルク指令を観察すると、振幅がある値を上回ると過補償となって、補償量の波形が逆位相になり、これを抑えるためにトルク指令の位相が逆転する。位相が逆転したら、次は刻み量を小さく設定して振幅を減少させていく。振幅がある値を下回ると補償量が不足するので、トルク指令の位相が再び逆転する。位相が逆転したら、次は刻み量を小さくして振幅を増大させていく。この手続きを繰り返すことによって、振幅Aの値は限りなく真値に近づいていくことになるので、刻み量がある一定値以下となった時点で繰り返しを終了すれば、その時点の振幅Aの値を同定結果として決定することが出来る。
In order to identify the amplitude A of the compensation amount, for example, the following search procedure can be employed.
That is, when the motor is rotated at the rated rotation speed, the compensation amount amplitude is increased by a certain increment, and when the torque command is observed in the process, overcompensation occurs when the amplitude exceeds a certain value. The quantity waveform has an opposite phase, and the phase of the torque command is reversed to suppress this. When the phase is reversed, the next step is to reduce the amplitude by setting a small increment. When the amplitude falls below a certain value, the amount of compensation is insufficient, so the phase of the torque command is reversed again. Once the phase is reversed, the next step is to decrease the increment and increase the amplitude. By repeating this procedure, the value of the amplitude A will approach the true value as much as possible. Therefore, if the repetition is terminated when the step amount becomes a certain value or less, the value of the amplitude A at that time Can be determined as an identification result.
図10は、上記の方法によって補償量の振幅Aを同定する手続きを示しており、先ずステップS31で振幅Aを0に初期化すると共に、ステップS32で振幅の変動幅ΔAを初期値(例えば50)に設定する。
次にステップS33では、振幅の変動幅ΔAの絶対値が所定値よりも小さいか否かを判断し、ノーの場合はステップS34に移行して、振幅Aに変動幅ΔAを加算して、新たな振幅Aとする。
続いて、ステップS35では、補償量をAcos(x+θ)としてモータ制御装置を運転し、ステップS36では、補償量Acos(x+θ)とトルク指令Ksin(x+θ)の位相を比較する。
FIG. 10 shows a procedure for identifying the amplitude A of the compensation amount by the above method. First, in step S31, the amplitude A is initialized to 0, and in step S32, the amplitude fluctuation range ΔA is set to an initial value (for example, 50). ).
Next, in step S33, it is determined whether or not the absolute value of the amplitude fluctuation range ΔA is smaller than a predetermined value. If no, the process proceeds to step S34 to add the fluctuation range ΔA to the amplitude A and A large amplitude A is assumed.
Subsequently, in step S35, the motor control device is operated with the compensation amount as Acos (x + θ). In step S36, the phase of the compensation amount Acos (x + θ) and the torque command Ksin (x + θ) is compared.
そして、ステップS37にて、補償量の位相に対してトルク指令の位相が逆転したか否かを判断し、ノーの場合はステップS34に戻って同じ手続きを繰り返す。
その後、ステップS37にてイエスと判断されたとき、ステップS38に移行して、変動幅ΔAに所定の係数(例えば−0.5)を乗算して、その結果を新たな変動幅ΔAとして、ステップS33に戻り、同じ手続きを繰り返す。
その結果、ステップS33にてイエスと判断されたとき、ステップS39に移行して、そのときの振幅Aを同定結果として決定する。
In step S37, it is determined whether the phase of the torque command is reversed with respect to the phase of the compensation amount. If no, the process returns to step S34 and the same procedure is repeated.
Thereafter, when it is determined as YES in step S37, the process proceeds to step S38, the fluctuation range ΔA is multiplied by a predetermined coefficient (for example, −0.5), and the result is set as a new fluctuation range ΔA. Returning to S33, the same procedure is repeated.
As a result, when it is determined as YES in step S33, the process proceeds to step S39, and the amplitude A at that time is determined as the identification result.
尚、ステップS32における振幅の変動幅ΔAの初期値は50に限らず、任意の値を設定することも可能である。又、ステップS38における変動幅ΔAに乗算すべき係数は−0.5に限らず、任意の値を設定することも可能である。 The initial value of the amplitude fluctuation range ΔA in step S32 is not limited to 50, and an arbitrary value can be set. The coefficient to be multiplied by the fluctuation range ΔA in step S38 is not limited to −0.5, and an arbitrary value can be set.
モータが加速又は減速を行なうときの速度に応じた補償量の振幅は、定格回転速度における補償量の振幅を、速度に比例した値に換算することにより、容易に決定することが出来る。 The amplitude of the compensation amount according to the speed at which the motor accelerates or decelerates can be easily determined by converting the amplitude of the compensation amount at the rated rotational speed into a value proportional to the speed.
任意の速度指令にモータ回転速度を追従させる通常動作モードでは、図1に示す補償要素(6)に、前記の手続きによって決定された振幅及び位相を有する補償量Acos(x+θ)を設定して、エンコーダ(4)の出力信号から補償量Acos(x+θ)を減算する補償を施し、その結果から速度帰還信号gを生成して、フィードバック制御を実行する。
従って、モータ(3)の軸芯とエンコーダ(4)の軸芯との間にずれが存在したとしても、図2に示す如く、一定の速度指令aに応じてモータ(3)の回転速度cは一定となり、正弦波状に変動することはない。
In the normal operation mode in which the motor rotational speed follows an arbitrary speed command, the compensation amount Acos (x + θ) having the amplitude and phase determined by the above procedure is set in the compensation element (6) shown in FIG. Compensation is performed by subtracting the compensation amount Acos (x + θ) from the output signal of the encoder (4), and a speed feedback signal g is generated from the result, and feedback control is executed.
Therefore, even if there is a deviation between the shaft core of the motor (3) and the shaft core of the encoder (4), as shown in FIG. 2, the rotational speed c of the motor (3) according to a constant speed command a. Is constant and does not fluctuate sinusoidally.
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、補償量決定モードにおいては、例えば図9に示す手続きで位相θの決定のみを実施し、振幅Aについては、補償量決定モード若しくは通常動作モードにて手動により微調整を施す構成を採用することも可能である。
又、補償量を決定するときのモータ回転速度は、速度制御応答よりも高い周波数に設定することも可能であるが、この場合は、速度制御応答周波数に基づいて補償量の位相を算出する必要がある。
In addition, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim. For example, in the compensation amount determination mode, for example, only the phase θ is determined by the procedure shown in FIG. 9, and the amplitude A is configured to be finely adjusted manually in the compensation amount determination mode or the normal operation mode. It is also possible.
In addition, the motor rotation speed when determining the compensation amount can be set to a frequency higher than the speed control response. In this case, it is necessary to calculate the phase of the compensation amount based on the speed control response frequency. There is.
(1) 制御回路
(2) インバータ
(3) モータ
(4) エンコーダ
(5) 制御器
(6) 補償要素
(7) 速度演算器
(8) パルス発生部
(1) Control circuit
(2) Inverter
(3) Motor
(4) Encoder
(5) Controller
(6) Compensation factor
(7) Speed calculator
(8) Pulse generator
Claims (3)
補償量決定モードにて、モータを一定速度で回転させるための速度指令を生成し、それによってトルク指令に現われる波形を検知する波形検知手段と、
前記波形検知手段によって検知される波形から、モータとエンコーダの軸芯のずれに起因してエンコーダの出力信号に含まれる外乱成分を導出し、導出された外乱成分を相殺するための補償量を決定する補償量決定手段と、
通常動作モードにて、前記補償量決定手段によって決定された補償量によってエンコーダの出力信号に補償を施す補償手段
とを具え、前記補償量決定手段は、
モータの回転角度をx、位相をθ、振幅をKとして、前記波形検知手段によって検知される波形がKsin(x+θ)で表わされるとき、振幅をAとして、エンコーダの出力信号から減算すべき補償量を−Acos(x+θ)に決定する、位相決定手段と、
前記位相決定手段によって補償量の位相が決定された後、一定のモータ回転速度の下で補償量の振幅を変化させ、その過程でトルク指令の位相が補償量の位相に対して逆転する時点の補償量の振幅を、通常動作モードで用いる補償量の振幅として決定する、振幅決定手段
とを具えていることを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device that detects a motor rotation speed based on an output signal of an encoder attached to the motor and generates a torque command according to a deviation between the detected motor rotation speed and the speed command.
Waveform detection means for generating a speed command for rotating the motor at a constant speed in the compensation amount determination mode, thereby detecting a waveform appearing in the torque command;
From the waveform detected by the waveform detection means, a disturbance component included in the encoder output signal due to the misalignment between the motor and encoder shaft is derived, and a compensation amount for canceling the derived disturbance component is determined. Compensation amount determining means to perform,
Compensating means for compensating the output signal of the encoder by the compensation amount determined by the compensation amount determining means in the normal operation mode, the compensation amount determining means,
When the rotation angle of the motor is x, the phase is θ, the amplitude is K, and the waveform detected by the waveform detection means is represented by Ksin (x + θ), the amplitude is A, and the compensation amount to be subtracted from the output signal of the encoder Phase determining means for determining a value of −Acos (x + θ);
After the phase of the compensation amount is determined by the phase determining means, the amplitude of the compensation amount is changed at a constant motor rotation speed, and the phase of the torque command is reversed with respect to the phase of the compensation amount in the process. Amplitude determination means for determining the amplitude of the compensation amount as the amplitude of the compensation amount used in the normal operation mode.
A motor control device characterized by comprising:
補償量決定モードにて、モータを一定速度で回転させるための速度指令を生成し、それによってトルク指令に現われる波形を検知する波形検知手段と、
前記波形検知手段によって検知される波形から、モータとエンコーダの軸芯のずれに起因してエンコーダの出力信号に含まれる外乱成分を導出し、導出された外乱成分を相殺するための補償量を決定する補償量決定手段と、
通常動作モードにて、前記補償量決定手段によって決定された補償量によってエンコーダの出力信号に補償を施す補償手段
とを具え、前記補償量決定手段は、
モータの回転角度をx、位相をθ、振幅をKとして、前記波形検知手段によって検知される波形がKsin(x+θ)で表わされるとき、振幅をAとして、エンコーダの出力信号から減算すべき補償量を−Acos(x+θ)に決定する、位相決定手段と、
一定のモータ回転速度の下で補償量の振幅を変化させるための操作手段と、
補償量の振幅が変化する過程でトルク指令の位相が補償量の位相に対して逆転する時点の補償量の振幅を検知するための検知手段と、
前記検出手段によって検知された振幅を、通常動作モードで用いる補償量の振幅として設定するための振幅設定手段
とを具えていることを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device that detects a motor rotation speed based on an output signal of an encoder attached to the motor and generates a torque command according to a deviation between the detected motor rotation speed and the speed command.
Waveform detection means for generating a speed command for rotating the motor at a constant speed in the compensation amount determination mode, thereby detecting a waveform appearing in the torque command;
From the waveform detected by the waveform detection means, a disturbance component included in the encoder output signal due to the misalignment between the motor and encoder shaft is derived, and a compensation amount for canceling the derived disturbance component is determined. Compensation amount determining means to perform,
Compensating means for compensating the output signal of the encoder by the compensation amount determined by the compensation amount determining means in the normal operation mode, the compensation amount determining means,
When the rotation angle of the motor is x, the phase is θ, the amplitude is K, and the waveform detected by the waveform detection means is represented by Ksin (x + θ), the amplitude is A, and the compensation amount to be subtracted from the output signal of the encoder Phase determining means for determining a value of −Acos (x + θ);
Operating means for changing the amplitude of the compensation amount under a constant motor rotation speed;
Detecting means for detecting the amplitude of the compensation amount at the time when the phase of the torque command is reversed with respect to the phase of the compensation amount in the process of changing the amplitude of the compensation amount;
Amplitude setting means for setting the amplitude detected by the detection means as the amplitude of the compensation amount used in the normal operation mode
A motor control device characterized by comprising:
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